一种带有高功率多模合束器的激光器的制作方法

1.本发明涉及激光器技术领域，具体为一种带有高功率多模合束器的激光器。


背景技术：

2.光纤耦合输出激光器在使用的过程中会由于长时间的工作而导致发热，现有的降温方式是通过冷却液或者风扇进行降温，但是在单独使用冷却液的过程中，冷却液的流动会使与装置接触的冷却液吸收大量的热量，而不与装置接触的冷却液并不能很好的参与到冷却降温的过程中，使得冷却液的利用率降低，冷却液对热量的吸收存在局限性，进而导致激光器的损坏，影响其正常使用；而传统的风扇散热效果不佳，无法满足长时间的散热需要，所以现有技术无法满足人们的降温需求。
3.光纤耦合输出激光器因其具有使用灵活、输出光斑模式优良等诸多优势而备受人们的关注，但光纤耦合输出激光器在使用时，输出激光打在加工材料上，会有很大的反射光，反射光若无法消除，就会通过光纤反射到激光器内部，使激光器工作的稳定性受到影响。
4.而且由于大功率传输所用光纤为多模光纤，使光功率的分布受到输出光束高阶模的影响，形成光斑带环、暗心或手电筒现象等问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种带有高功率多模合束器的激光器，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种带有高功率多模合束器的激光器，所述多模合束器的激光器包括激光壳体，所述激光壳体内部设置有激光源组、合束器、隔离器、均化镜、变焦机构，所述激光源组上连接有电源线，所述激光源组通过光纤与合束器连接，所述合束器通过光纤与隔离器连接，所述隔离器通过光纤将激光传输到均化镜中，所述均化镜对激光进行匀化，均化镜将匀化后的激光传输到变焦机构中，所述变焦机构对激光进行调焦，变焦机构通过护镜将调焦后的激光输出。激光壳体上设置有护镜，隔离器与均化镜之间的光纤上安装有弯折管，光纤上安装有弯折管，弯折管对光纤的弯曲角度以及形状进行调整，改善光纤输出激光光束的空间分布，达到匀化光斑的效果，同时均化镜对激光光束进行二次匀化，均化镜由两个正透镜组成，通过弯折管与均化镜相互配合提高光斑匀化效果，隔离器防止反射光冲击激光源组。
7.所述激光壳体包括外壳体、中壳体、内壳体，所述中壳体设置在外壳体内部，中壳体设置在内壳体外部，所述中壳体与外壳体之间设置有隔热材料，中壳体上设置有进水管和出水管，中壳体与内壳体之间流动有冷却液，所述内壳体上设置有若干个散热板，所述散热板为铜质材料的散热板，所述激光源组、合束器、隔离器、均化镜及变焦机构均设置在内壳体中。隔离材料将外界环境的温度与内壳体中的温度隔离开，避免内壳体中的温度受外界环境温度的影响，进水管和出水管用于流动冷却液，进水管及出水管均与水冷系统管道
连接，冷却液在中壳体和内壳体之间流动，通过冷却液对内壳体中的温度进行调节，散热板在冷却液的影响下吸收内壳体中的热量，使内壳体内部降温，从而为各个器件提供其所需要的工作环境。
8.所述外壳体、中壳体以及内壳体之间通过两个衔接管固定连接，所述电源线穿过一个衔接管与外界电源连接，另一个所述衔接管中设置有护镜，所述变焦机构与安装有护镜的衔接管连接，所述外壳体、中壳体及内壳体共同设置有搅风管和出风管，所述搅风管中设置有搅风扇，搅风管与送风系统管道连接。
9.所述隔离器外部设置有降温机构，所述降温机构包括将降温壳，所述降温壳上设置有两个水冷管，每个所述水冷管的一端均设置有支板，所述支板通过绳索设置有旋转球，所述旋转球上设置有螺旋扇，所述水冷管安装有支板的一端设置有扩张管，所述螺旋扇位于扩张管中，水冷管与水冷系统管道连接，所述降温壳内部设置有水冷壳，所述隔离器位于水冷壳内部，所述降温壳内部在远离水冷管的一端设置有两个隔板，所述隔板的一端与水冷壳固定，隔板的其中一个端面不与降温壳内壁接触，所述降温壳内部在隔板的一侧开设有出水口，所述出水口与水冷系统管道连接。螺旋扇在冷却液的冲击下进行旋转，使冷却液的流动变得混乱，使冷却液在降温壳内产生乱流，使高温的冷却液与低温冷却液之间的热交换效率提高，增加低温冷却液与水冷壳的接触机率，提高冷却液的冷却降温效果，隔板对冷却液的流动进行阻拦，使冷却液在降温壳中的滞留时间延长，通过水冷壳对隔离器进行降温，防止隔离器在隔离反射光之后温度升高。
10.所述螺旋扇的每个扇叶均为中空结构，扇叶的中空结构内均安装有偏重球，所述偏重球随着扇叶的转动而发生位置移动。偏重球在扇叶的转动下发生位置移动，使整体螺旋扇的重量发生偏移，使螺旋扇出现偏重，进而使螺旋扇在转动时出现晃动及摇摆，通过偏重球的设置，使螺旋扇进行晃动，增加螺旋扇对冷却液的搅动，提高冷却液之间的热交换效率，提高冷却液的利用率。
11.所述光纤为多模光纤，且连接隔离器与均化镜的所述光纤上套设有弯折管，所述弯折管内部设置有至少两个弯折环，所述弯折环套设在光纤上，所述弯折环包括弯折外环及弯折内环，所述弯折外环与弯折内环之间设置有若干个偏移气囊，若干个偏移气囊均与送风系统管道连接。弯折外环与弯折内环之间通过偏移气囊连接，当其中一个偏移气囊内部灌输空气时，弯折内环在弯折外环中发生位置偏移，进而带动光纤发生移动，至少两个弯折环相互配合实现光纤的弯折，使激光光束的空间分布发生变化，使激光光束的分布匀化，提高激光光束的光斑匀化程度。
12.每个所述弯折外环上对称开设有两个电磁槽，所述弯折管内部对应电磁槽的位置设置有电磁板，所述电磁板位于电磁槽内，所述电磁板的数量与弯折环的数量相同，所述电磁槽内部设置有永磁体，所述电磁板上设置有若干个电磁块，所述电磁块中设置有线圈，若干个线圈与控制系统电连接。电磁板位于电磁槽内，电磁板对弯折环的位置进行限制，电磁板通过电磁块对电磁槽中的永磁体进行吸引，使弯折环在弯折管内运动，进而使至少两个弯折环相互靠近或相互排斥，使光纤在弯折管中进行弯曲。
13.所述弯折内环上开设有环形的旋转槽，弯折内环中设置有螺旋环，所述螺旋环套设在光纤的外侧，螺旋环外侧设置有磁场环，所述磁场环位于旋转槽中，所述磁场环上及旋转槽内均设置有若干个电磁块，磁场环通过若干个电磁块的相互配合在旋转槽内旋转，磁
场环通过旋转带动光纤进行扭转。通过使光纤扭转以及弯折环之间相互靠近，使光纤变为螺旋结构，通过弯折环的设置，实现根据输出光斑的需要调整光纤的弯折度以及形状，进而解决了通过多次更换弯折管来改变光纤结构的技术问题。
14.所述搅风扇与搅风管之间的连接关系和螺旋扇与水冷管之间的连接关系相同，所述搅风扇的结构与螺旋扇的结构相同。
15.所述均化镜由两个正透镜组成。
16.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
17.1、弯折管对光纤的弯曲角度以及形状进行调整，改善光纤输出激光光束的空间分布，达到匀化光斑的效果，同时均化镜对激光光束进行二次匀化，均化镜由两个正透镜组成，通过弯折管与均化镜相互配合提高光斑匀化效果。
18.2、偏重球在扇叶的转动下发生位置移动，使整体螺旋扇的重量发生偏移，使螺旋扇出现偏重，进而使螺旋扇在转动时出现晃动及摇摆，通过偏重球的设置，使螺旋扇进行晃动，增加螺旋扇对冷却液的搅动，提高冷却液之间的热交换效率，提高冷却液的利用率。
附图说明
19.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
20.图1是本发明的整体结构示意图；
21.图2是本发明的激光壳体内部半剖的前视示意图；
22.图3是本发明的激光壳体内部半剖的左视示意图；
23.图4是本发明的整体内部结构示意图；
24.图5是本发明的降温壳内部结构俯视图；
25.图6是本发明的螺旋扇的结构示意图；
26.图7是本发明的弯折管内部结构示意图；
27.图8是本发明的弯折环结构示意图；
28.图9是本发明的弯折外环与弯折内部之间的连接示意图；
29.图10是本发明的弯折内环的结构示意图。
30.图中：1、激光壳体；101、外壳体；102、中壳体；103、内壳体；104、散热板；105、搅风管；106、衔接管；
31.2、护镜；3、电源线；4、激光源组；5、合束器；
32.6、隔离器；601、水冷管；602、隔板；603、水冷壳；604、扩张管；605、螺旋扇；606、支板；607、偏重球；
33.7、均化镜；8、变焦机构；
34.9、光纤；901、弯折管；902、电磁板；903、弯折外环；904、弯折内环；905、偏移气囊；906、螺旋环；907、磁场环。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1-图10，本发明提供技术方案：一种带有高功率多模合束器的激光器，多模合束器的激光器包括激光壳体1，激光壳体1内部设置有激光源组4、合束器5、隔离器6、均化镜7、变焦机构8，激光源组4上连接有电源线3，激光源组4通过光纤9与合束器5连接，合束器5通过光纤9与隔离器6连接，隔离器6通过光纤9将激光传输到均化镜7中，均化镜7对激光进行匀化，均化镜7由两个正透镜组成，均化镜7将匀化后的激光传输到变焦机构8中，变焦机构8对激光进行调焦，变焦机构8与控制系统电连接，变焦机构8在控制系统的控制下进行调角和聚焦，从而输出不同的激光光束，变焦机构8通过护镜2将调焦后的激光光束输出。
37.激光壳体1包括外壳体101、中壳体102、内壳体103，外壳体101、中壳体102以及内壳体103之间通过两个衔接管106固定连接，电源线3穿过一个衔接管106与外界电源连接，另一个衔接管106中设置有护镜2，变焦机构8与安装有护镜2的衔接管106连接。
38.中壳体102安装在外壳体101内部，且安装在内壳体103外部，中壳体102与外壳体101之间设置有隔热材料，中壳体102上安装有进水管和出水管，进水管和出水管的一端贯穿外壳体101，进水管和出水管均与水冷系统管道连接，中壳体102与内壳体103之间流动有冷却液，内壳体103上设置有若干个散热板104，散热板104为铜质材料的散热板，激光源组4、合束器5、隔离器6、均化镜7及变焦机构8均设置在内壳体103中。
39.外壳体101、中壳体102及内壳体103共同设置有搅风管105和出风管，搅风管105中通过支板安装有搅风扇，搅风管105与送风系统管道连接。
40.隔离器6外部安装有降温机构，降温机构包括将降温壳，降温壳内部固定有水冷壳603，隔离器6位于水冷壳603内部，降温壳上安装有两个水冷管601，每个水冷管601的一端均固定有支板606，支板606通过绳索固定有旋转球，旋转球上转动安装有螺旋扇605，水冷管601安装有支板606的一端固定有扩张管604，螺旋扇605位于扩张管604中，水冷管601与水冷系统管道连接，降温壳内部在远离水冷管601的一端设置有两个隔板602，隔板602的一端与水冷壳603固定，隔板602的其中一个端面不与降温壳内壁接触，降温壳内部在隔板的一侧开设有出水口，出水口与水冷系统管道连接。
41.螺旋扇605的每个扇叶均为中空结构，扇叶的中空结构内均安装有偏重球607，偏重球607随着扇叶的转动而发生位置移动。偏重球607在扇叶的转动下发生位置移动，使整体螺旋扇605的重量发生偏移，使螺旋扇605出现偏重，进而使螺旋扇605在转动时出现晃动及摇摆，通过偏重球607的设置，使螺旋扇605进行晃动，增加螺旋扇605对冷却液的搅动，提高冷却液之间的热交换效率，提高冷却液的利用率。
42.光纤9为多模光纤，且连接隔离器6与均化镜7的光纤9上套设有弯折管901，弯折管901内部设置有三个弯折环，弯折环套设在光纤9上，弯折环包括弯折外环903及弯折内环904，弯折外环903与弯折内环904之间设置有若干个偏移气囊905，若干个偏移气囊905均与送风系统管道连接。
43.弯折外环与弯折内环之间通过偏移气囊连接，当其中一个偏移气囊内部灌输空气时，弯折内环在弯折外环中发生位置偏移，进而带动光纤发生移动，三个弯折环相互配合实现光纤的弯折，使光纤9变为s型，使激光光束的空间分布发生变化，使激光光束的分布匀化，提高激光光束的光斑匀化程度。
44.弯折内环904上开设有环形的旋转槽，弯折内环904中转动安装有螺旋环906，螺旋环906套设在光纤9的外侧，螺旋环906外侧固定有磁场环907，磁场环907位于旋转槽中，磁场环907上及旋转槽内均设置有若干个电磁块，磁场环907通过若干个电磁块的相互配合在旋转槽内旋转，磁场环907通过旋转带动光纤9进行扭转。
45.每个弯折外环903上对称开设有两个电磁槽，所述弯折管901内部对应电磁槽的位置设置有电磁板902，电磁板902位于电磁槽内，电磁板902的数量与弯折环的数量相同，一个电磁板902控制一个弯折环的移动，电磁槽内部设置有永磁体，电磁板902上设置有若干个电磁块，电磁块中设置有线圈，若干个线圈与控制系统电连接。
46.电磁板位于电磁槽内，电磁板对弯折环的位置进行限制，电磁板通过电磁块对电磁槽中的永磁体进行吸引，使弯折环在弯折管内运动，进而使至少两个弯折环相互靠近或相互排斥，使光纤在弯折管中进行弯曲。
47.通过使光纤扭转以及弯折环之间相互靠近，使光纤变为螺旋结构，通过弯折环的设置，实现根据输出光斑的需要调整光纤的弯折度以及形状，进而解决了通过多次更换弯折管来改变光纤结构的技术问题。
48.搅风扇与搅风管105之间的连接关系和螺旋扇605与水冷管601之间的连接关系相同，搅风扇的结构与螺旋扇605的结构相同。
49.本发明的工作原理：
50.需要使用激光器时，通过电源线3连接外部电源获取电力，激光源组4通过光纤9与合束器5连接，合束器5通过光纤9与隔离器6连接，隔离器6通过光纤9将激光传输到均化镜7中，激光光束在光纤9中传输时，弯折管901通过弯折环改变光纤的形状，使激光光束的空间分布先在光纤中发生改变，使激光光束先进行一次匀化，之后再将激光光束传输到均化镜7上，均化镜7通过两个正透镜对激光光束进行二次匀化，之后将二次匀化后的激光传输到变焦机构8中，变焦机构8对激光进行调焦，变焦机构8与控制系统电连接，变焦机构8在控制系统的控制下进行调角和聚焦，从而输出不同的激光光束，变焦机构8通过护镜2将调焦后的激光光束输出。
51.在激光器的使用过程中，水冷系统通过进水管往中壳体102与内壳体103之间灌输冷却液，冷却液再从出水管中回流到水冷系统中，冷却液在中壳体102与内壳体103之间流动时，冷却液与散热板104进行热交换，使散热板104吸收内壳体103中的热量，使内壳体103中的温度降低。
52.送风系统通过搅风管105向内壳体103中灌输空气，空气冲击在搅风扇上，使搅风扇进行转动，搅风扇中的偏重球发生位置移动，使搅风扇产生晃动，使搅风扇对空气进行搅动，使空气在内壳体103中产生乱流，打乱空气在内壳体103中的分布，通过乱流将散热板104附近的冷空气带到其他位置，实现内壳体103内部的整体降温。
53.且冷却液在水冷系统的灌输下进入到降温壳内，并对螺旋扇605产生冲击，使螺旋扇605进行转动，偏重球607在扇叶的转动下发生位置移动，使整体螺旋扇605的重量发生偏移，使螺旋扇605出现偏重，进而使螺旋扇605在转动时出现晃动及摇摆，通过偏重球607的设置，使螺旋扇605进行晃动，增加螺旋扇605对冷却液的搅动，提高冷却液之间的热交换效率，提高冷却液的利用率。
54.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实
体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
55.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。